【正文】 所得到的圖像質(zhì)量與觀察者的特性、經(jīng)驗(yàn)、愛好有關(guān)，也與被評(píng)價(jià)的圖像內(nèi)容及觀察環(huán)境、條件有關(guān)。 .圖像質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)在圖像編碼的客觀評(píng)價(jià)中，常常采用 SNR 信噪比 這里我們定義的 SNR 為 : 41 其中量化器的均方誤差為： 為信號(hào)輸入方差： 43 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比 原始圖象大小為 260K， 512x512 個(gè)象素點(diǎn)的 bmp 圖象?？梢郧逦目匆?，經(jīng)過高壓縮比的處理后，圖象產(chǎn)生了嚴(yán)重的塊效應(yīng)，具體說來就是圖象被分割成了許多個(gè)小方塊。 可以看出，圖象的塊效應(yīng)得到了一定的去除，明顯的就是塊與塊之間的變化趨于平緩，邊緣由以前的棱角分明變的圓滑，而根據(jù) 人眼的主觀判斷，圖象的清晰度沒有很大的下降，只是細(xì)節(jié)部分稍現(xiàn)模糊。從整體來看，圖象的質(zhì)量得到了提升，塊效應(yīng)消除后圖象更為親和，更適于人眼的觀察。q 值為 15 時(shí)，圖象前后效果對(duì)比，如圖： 圖 45 q 15 時(shí)經(jīng)過 DCT 均值去塊效應(yīng)處理后效果圖 當(dāng) q 值為 15 時(shí)，圖象經(jīng) JPEG 壓縮后大小為 26K，可以看出圖象塊效應(yīng)并不明顯，經(jīng)過塊效應(yīng)處理后，圖象質(zhì)量沒有較大的改觀。在不同的壓縮比下，改算法的效果不盡相同，具體來說，在低壓縮比時(shí)，圖象塊效應(yīng)不明顯，經(jīng)過均值處理后也沒有明顯的變化。 結(jié)論 本文前半部分比較詳細(xì)的闡述了 JPEG 系統(tǒng)的原理。在學(xué)習(xí)了 JPEG 系統(tǒng)的原理之后，同時(shí)找出了其存在的問題，即高壓縮比下的圖象塊效 應(yīng)問題。 本文后半部分，對(duì)一種新的去除塊效應(yīng)的算法進(jìn)行了研究。它只用到了 DCT 變換，而 JPEG 系統(tǒng)就是基于 DCT 變換的。參考文獻(xiàn) 張春田，：清華大學(xué)出版社 ,2020 岡薩雷斯 .數(shù)字圖像處理．電子工業(yè)出版社， 2020： 23～ 40 荊仁杰等 .計(jì)算機(jī)圖像處理．浙江大學(xué)出版社， 1999： 31～ 76 何斌等 .VC++數(shù)字圖像處理．人民郵電出版社， 2020： 128～ 135 Nikolay N. Ponomarenko,， Karen O. Egiazarian， HighQuality DCTBased Image Compression Using Partition Schemes， IEEE SIGNAL PROCESSING LETTERS, VOL. 14, NO. 2, FEBRUARY 2020 王業(yè)琳 ,寧新寶 ,尹義龍 .圖像細(xì)化算法的研究．南京大學(xué)學(xué)報(bào) .2020， 39 4 ：468～ 472 陳勇，郭金旭 .一種改進(jìn)的圖像壓縮方法及其 Matlab 實(shí)現(xiàn)。信息工程大學(xué)學(xué)報(bào) .2020， 5 1 謝勝利，石敏 .基于 DCT 域的高壓縮去塊， 2 38 Cln. Identification in information systems: Management challenges and public policy issues. Information Technology and People， 1994， 7 4 ：6～ 37 王進(jìn) ,劉云強(qiáng) ,報(bào) .2020,32 2 :16~18 周暢雄 ,余盛林 .基于總體芳差最小消除 DCT,34 5 :661~664 HE Y LTIAN J,LUO X P， et a1． Image enhancement and minutiae matching in fingerprint verification[J/DK]． Pattern Recognition Letters， 2020,13 5 :946～ 956 video service at Nuremberg ITGFachber,1997, 朱金秀 ,曹寧 .視頻解碼器中去方塊濾波 ,27 6 :2273~2274 致謝 從最初選定課題的迷茫，資料的搜集、積累，到思路的清晰再到課題的設(shè)計(jì)和完稿，使我從迷茫中走向充實(shí)，從充實(shí)中走向自豪，看著自己研究設(shè)計(jì)的成果，從未有過的喜悅和成就感悠然而生。通過此次設(shè)計(jì)，使我真正體會(huì)到研究工作的艱辛與愉悅，了解到做研究工作的基本方法與步驟，并且認(rèn)識(shí)到很多新的設(shè)計(jì)思想和解決問題的方法。在此首先感謝電子與通信工程系為我們提供了如此優(yōu)良的畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)境；其次感謝我的指導(dǎo)老師――老師，他在指導(dǎo)我進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，給了我莫大的鼓勵(lì)，無論是從實(shí)際操作中還是從精神上，我都感受到了老師對(duì)我的親切關(guān)懷，使我更加有信心順利完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)；最后我還要感謝我周圍的那些同學(xué)們，感謝他們和我討論的每一個(gè)細(xì)節(jié)，沒有他們給我支持和幫助，我的畢設(shè)過程就不會(huì)如此順利，如此精彩。圖象和視頻信號(hào)數(shù)字化可以避免遠(yuǎn)距離傳輸?shù)睦鄯e失真，數(shù)字化存儲(chǔ)可以高保真還原，并且容易借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行 靈活處理和管理。直接傳輸對(duì)信道利用很不經(jīng)濟(jì)，甚至是現(xiàn)有信道難以容納的；存儲(chǔ)則需要巨大的存儲(chǔ)容量。如何妥善的解決圖象和視頻信號(hào)數(shù)字化后的數(shù)據(jù)壓縮問題，在保證圖象質(zhì)量的前提下，用少量的數(shù)碼或最低的數(shù)碼率實(shí)現(xiàn)各類數(shù)字圖象和視頻信息的存儲(chǔ)，記錄和傳輸，達(dá)到優(yōu)質(zhì)，經(jīng)濟(jì)，可靠的要求是我要解決的主要問題。在傅立葉級(jí)數(shù)展開式中，如果被展開的函數(shù)是實(shí)偶函數(shù)，那么其傅立葉級(jí)數(shù)中只包含余弦項(xiàng)，再將其離散化可導(dǎo)出余弦變換，因此稱之為離散余弦變換。它常被認(rèn)為是對(duì)語音和圖像信號(hào)進(jìn)行變換的最佳方法。由于近年來數(shù)字信號(hào)處理芯片（ DSP）的發(fā)展，加上專用集成電路設(shè) 計(jì)上的優(yōu)勢(shì)，這就牢固地確立離散余弦變換（ DCT）在目前圖像編碼中的重要地位，成為 、 JPEG、 MPEG 等國(guó)際上公用的編碼標(biāo)準(zhǔn)的重要環(huán)節(jié)。 ⑵視頻圖像的相關(guān)性明顯下降，信號(hào)的能量主要集中在少數(shù)幾個(gè)變換系數(shù)上，采用量化和熵編碼可有效地壓縮其數(shù)據(jù)。通常 ,對(duì)高質(zhì)量的圖像， DMCP 要 求信道誤碼率 ，而變換編碼僅要求信道誤碼率 。針對(duì)目前采用的幀內(nèi)編碼加運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)囊曨l壓縮方法的不足 , 我們?cè)?Westwater 等人提出三維視頻編碼的基礎(chǔ)上 , 將三維變換的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于視頻圖像壓縮 , 進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了新的視頻圖像序列的編碼方法。其中，圖象經(jīng)過還原后出現(xiàn)的塊效應(yīng)尤為突出。這個(gè)問題是圖象壓縮后要著重解決的。通過這種映射接觸或削弱存在于圖象信號(hào)內(nèi)部的相關(guān)性，降低其結(jié)構(gòu)上存在的 冗余度。 ⑵在滿足對(duì)圖象質(zhì)量一定要求的前提下，減少表示信號(hào)的精度。 ⑶利用統(tǒng)計(jì)編碼（例如，赫夫曼編碼，算術(shù)編碼等）消除最終被編碼的符號(hào)（例如，預(yù)測(cè)編碼的預(yù)測(cè)誤差，變換編碼的變換系數(shù)，視頻編碼的運(yùn)動(dòng)矢量等）所含的統(tǒng)計(jì)冗余度。其中信號(hào)映射和統(tǒng)計(jì)編碼兩個(gè)環(huán)節(jié)是可逆過程，而量化是不可逆過程。 3．熟悉 JPEG 壓縮算法 JPEG 提供了兩種基本的壓縮編碼技術(shù)，即基于 DCT 的有損壓縮編碼和基于DPCM 的無損壓縮編碼，兩種編碼均可采用多種操作模式來實(shí)現(xiàn)。 ⑵累進(jìn)編碼 圖象編碼在多次掃描中完成，接收端受到的圖象是經(jīng)多次掃描，由模糊到清晰的漸進(jìn)過程。 ⑷分層 編碼 圖象在多個(gè)空間分辨率進(jìn)行編碼，在信道傳輸較慢或接收端顯示器分辨率較低的情況下，可以只做低分辨率解碼，而不必進(jìn)行高分辨率解碼?；鞠到y(tǒng)所采用的壓縮技術(shù)也是整個(gè) JPEG 標(biāo)準(zhǔn)基于 DCT 有損編碼模式的核心技術(shù)。但是此種方法也有不足：計(jì)算過程會(huì)涉及到復(fù)數(shù)的運(yùn)算。 b．直接在實(shí)數(shù)域進(jìn)行 DCT 快速變換。 4．熟悉 JPEG 塊效應(yīng)去除算法 塊離散余弦變換的主要 缺點(diǎn)是在低比特率時(shí)其恢復(fù)圖像的塊邊界上會(huì)出現(xiàn)明顯可見的方塊效應(yīng)，降低了圖像的視覺質(zhì)量．塊離散余弦變換是圖像和視頻的壓縮包括 JPEG、 H． 26 MPEG 一 MPEG 一 2 和 MPEG 一 4 等標(biāo)準(zhǔn)中的重要組成部分。由于這些塊是單獨(dú)編碼的，鄰接塊之間的相關(guān)性會(huì)被忽略，導(dǎo)致在解碼圖像中塊的邊界出現(xiàn)了不連續(xù)的現(xiàn)象，通常被稱為塊效應(yīng)。前處 理是指在編碼器端采取措施防止塊效應(yīng)的產(chǎn)生。后處理技術(shù)包括空間濾波法 基于小波表示法 基于馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng) MRF 的最大后驗(yàn)法和基于凸集投影 POCS 的迭代恢復(fù)法。 其基本系統(tǒng)是采用基于 DCT 的順序編碼操作模式，在編碼過程中， JPEG 將源圖象分成 8*8 的象素塊，對(duì)各塊分別進(jìn)行 DCT 變換， 量化和熵編碼。 3．尋找一種可行的算法，祛除解碼時(shí)產(chǎn)生的塊效應(yīng)。 四、研究工作進(jìn)度： 1― 4 周：查閱資料 主要了解圖象壓縮的基本概念和發(fā)展趨勢(shì)，世界上比較流行的壓縮格式。 9― 12 周：軟件調(diào)試 13― 14 周：算法優(yōu)化， 結(jié)果分析 15― 17 周：撰寫論文 五、主要參考文獻(xiàn)： ⑴出版社 .1999 ⑵張春田，出版社 .2020 ⑶ LIU SZ， BOVID AC． Eficient DCTdomain blind measurement andreduction ofblocking artifacts ． IEEE Trans on Circuitsand Systernsfor Video Technology， 2020， 12 12 ： 1139― 1149 ⑷ Rafael c． Gonzaleamp。圖象和視頻信號(hào)數(shù)字化可以避免遠(yuǎn)距離傳輸?shù)睦鄯e失真，數(shù)字化存儲(chǔ)可以高保真還原，并且容易借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行靈活處理和管理。盡管漂亮，但是也帶來了一個(gè)問題：圖象信 息的數(shù)據(jù)量太大了，本來就已經(jīng)非常緊張的網(wǎng)絡(luò)帶寬變得更加不堪重負(fù)，使得 World Wide Web 變成了 World Wide Wait。單純靠增加存儲(chǔ)器容量，提高信道帶寬以及計(jì)算機(jī)的處理速度等方法來解決這個(gè)問題是不現(xiàn)實(shí)的，這時(shí)就要考慮壓縮。從信息論的角度來看，壓縮就是去掉信息中的冗余，即保留不確定的信息，去掉確定的信息（可推知的），也就是用一種更接近信息本質(zhì)的描述來代替原有冗余的描述。壓縮可分為兩大類，第一類壓縮過程是可逆的，也就是說，從壓縮后的圖象能夠完全恢復(fù)出原來的圖象，信息沒有任何丟失，稱為無損壓縮；第二類壓縮過程是不可逆的，無法完全恢復(fù)出原圖象，信息有一定的丟失，成為有損壓縮。圖象壓縮一般是通過改變圖象的表示方式來達(dá)到，因此壓縮和編碼是分不開的。離散余弦變換（ Discrete Cosine Transform，簡(jiǎn)稱 DCT 變換）是一種與傅立葉變換緊密相關(guān)的數(shù)學(xué)運(yùn)算。離散余弦變換是 等人在 1974 年提出的正交變換方法。為了工程上實(shí)現(xiàn)的需要，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者花 費(fèi)了很大精力去尋找或改進(jìn)離散余弦變換的快速算法。在視頻壓縮中，最常用的變換方法是 DCT,DCT 被認(rèn)為是性能接近 KL 變換的準(zhǔn)最佳變換 JPEG 是聯(lián)合圖象專家組 Joint Picture Expert Gr0up 的英文縮寫，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 1SO 和 CCITF 聯(lián)合制定的靜態(tài)圖象的壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。我們給出具體的數(shù)據(jù)來對(duì)比一下。用工具 SEA version1． 3 淌其分別轉(zhuǎn)成 24 位色 BMP、 24 位色 JPEG、 G1F 只能轉(zhuǎn)成 256 色 壓縮格式、 24 位色 TIFF 壓縮格式、 24 位色 GA 壓縮格式?？梢奐PEG 比其它幾種壓縮比要高得多，而圖象質(zhì)量都差不多 JPEG 處理的顏色只有真彩和灰度圖 。 JPEG2020 格式有一個(gè)極其重要的特征在于它能實(shí)現(xiàn)漸進(jìn)傳輸，即先傳輸圖像的輪廓，然后逐步傳輸數(shù)據(jù)，不斷提高圖像質(zhì)量，讓圖像由朦朧到清晰顯示。在有些情況下，圖像中只有一小塊區(qū)域?qū)τ脩羰怯杏玫模瑢?duì)這些區(qū)域，采用低壓縮比，而感興趣區(qū) 域之外采用高壓縮比，在保證不丟失重要信息的同時(shí)，又能有效地壓縮數(shù)據(jù)量，這就是基于感興 趣區(qū)域的編碼方案所采取的壓縮策略。而接收方隨著觀察，常常會(huì)有新的要求，可能對(duì)新的區(qū)域感興趣，也可能希望某一區(qū)域更清晰些。JPEG2020 即可應(yīng)用于傳統(tǒng)的 JPEG 市場(chǎng)，如掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等，又可應(yīng)用于新興領(lǐng)域，如網(wǎng)路傳輸、無線通訊等等。在此基礎(chǔ)上， Jacquin 設(shè)計(jì)了第一個(gè)實(shí)用的基于方塊分割的分形圖像編碼器，他首先將原始圖像分割為值域子塊和定義域子塊，對(duì)于每一個(gè)值域子塊，尋找一個(gè)定義域子塊和仿射變換（包括幾何變換、對(duì)比度放縮和亮度平移），使變換后的定義域子塊最佳逼近值域子塊。隨著幾十種新算法和改進(jìn)方案的問世，分形圖像編碼目前已形成了三個(gè)主要發(fā)展方向：加快分形的編解碼速度、提高分形編碼質(zhì)量、分形序列圖像編碼。針對(duì)目前采用的幀內(nèi)編碼加運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)囊曨l壓縮方法的不足 , 我們?cè)谌S視頻編碼的基礎(chǔ)上 , 將三維變換的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于視頻圖像壓縮 , 進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了新的視頻圖像序列的編碼方法。其中，圖象經(jīng)過還原后出現(xiàn)的塊效應(yīng)尤為突出。這個(gè)問題是圖象壓縮后要著重解決的。 Richard E． Woods． digital image processing．電子科技大學(xué)出版社． 1999 ??在掃描，記錄和重放操作期間，被導(dǎo)入的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，噪聲和幾何失真會(huì)由圖象恢復(fù)進(jìn)行彌補(bǔ)。 o 顯影 o 亮度、色調(diào)和飽和度轉(zhuǎn)換 o 密度分層 o 邊緣增強(qiáng) o 制作數(shù)字拼圖 o 制作合成立體圖像 ??信息提取是利用有決策能力的電腦在像素?cái)?shù)字信號(hào)的基礎(chǔ)上對(duì) 像素進(jìn)行識(shí)別和分類。目的是使圖像類似原始的情景。 恢復(fù)周期線失錄 在一些多光譜掃描器圖像中，從六個(gè)探測(cè)器中的一個(gè)發(fā)出的數(shù)據(jù)存在缺失，這是因?yàn)橛涗浀膯栴}。這些就被稱做周期線失錄。每條掃描線的 DN 平均值會(huì)與整個(gè)場(chǎng)景的平均值比較。節(jié)下來的一步是替換有缺陷的線。這個(gè)平均 DN 取代有缺陷的像素。這個(gè)恢復(fù)程序?qū)τ诓粚儆谕粋€(gè)系統(tǒng)模型的隨機(jī)線失錄有相同的效